鄂东南金属矿山尾矿综合利用初步研究

刘忠明，刘 翔，韩培光

(湖北省地质科学研究所，湖北武汉 430034)

鄂东南金属矿山尾矿综合利用初步研究

刘忠明，刘 翔，韩培光

(湖北省地质科学研究所，湖北武汉 430034)

鄂东南尾矿资源分布广泛，有尾矿库500多座，库容量在1亿m3之上，多数尾矿库含可以利用的有用组份。2006—2008年，随着金属价格的上涨，鄂东南出现了尾矿的开发热，个人和集体对数十座尾矿库进行了开采利用，单一提取钨、铜、铁、金等。20世纪90年代以来，大型国有矿山企业建立了尾矿选冶生产线，对尾矿进行了试验性综合利用。总体说来，鄂东南尾矿的利用是粗放型和低水平的，综合利用程度不高。从技术、经济和环境的角度出发，尾矿综合利用应建章立制，逐步制定尾矿勘查规范和综合利用技术指标，以达到物尽其用的目的。

鄂东南;尾矿;综合利用

0 引言

2011年11月，国土资源部正式印发了《矿产资源节约与综合利用“十二五”规划》。规划中明确要求在“十二五”期间开展矿山尾矿和固体废弃物综合利用工作。

作者在“十一五”期间主持了湖北省科技攻关项目《鄂东南尾矿(砂)资源调查及开发利用研究》(编号2006AA301B42－4，周期2006—2007)和湖北省地质矿产勘查开发局科研项目《鄂东南尾矿有用组分综合利用研究》(编号ky2008－5，周期2008—2009)。湖北省地质科学研究所开展了《鄂东南尾矿资源调查评价》工作(周期2007—2008)。近两年，笔者一直在关注着尾矿开发和综合利用的进展，现就鄂东南金属矿山尾矿综合利用谈一下想法。

尾矿，据《地质辞典》(五)［1］，是“选矿中分选作业的产品之一，在此作业的产品中，其有用成分的含量最低。”我们通俗的理解为，尾矿是指选矿厂提取精矿后残留的细粒含水砂状物，又称尾砂。

鄂东南是中国重要的铁铜生产基地。正在使用的尾矿库，包括微小尾矿库在内，总数已达五百多座，其中规模以上的尾矿库70座，累计堆积尾矿现库容总量过亿立方米。尾矿的开发利用和矿山生态环境的综合治理已成为燃眉之急。

1 鄂东南尾矿分布基本情况

总体来说，鄂东南金属矿山可分为五类：铁矿山、铜矿山、钨铜钼矿山、金矿山和铅锌矿山。

就五类金属矿山尾矿库看，铁矿山尾矿库基本分布在鄂州市东部、黄石市城区和大冶市西部;而大冶市东部、阳新县北部和东部，主要是铜、金矿山尾矿库，少数几座钨铜钼矿山尾矿库及个别铅锌矿山尾矿库［2］(图1)。

从图1可见，鄂东南尾矿库分布最密集的是3个片区：鄂州汀祖片、大冶铜绿山—大箕铺片和阳新封山洞片。除汀祖片为铁矿山尾矿库外，其余两片基本上为铜、金矿山尾矿库。

据有关环保部门的登记材料显示，仅大冶市境内就有尾矿库300多座。据此估计，鄂东南金属矿山尾矿库总数在500座以上。据不完全统计，有2006年尾矿年排放量数据的18座尾矿库，合计年排放量近320万m3。据此估计，鄂东南金属矿山尾矿现以每年约350～400万m3的速率排放。

2 尾矿物质组成及其基本特征

2.1 尾矿化学成分

各类矿山尾矿化学成分特征如下(含量高低以一般值为参考系)［3］：

铁矿山尾矿 TFe、Co含量高。其中，铁矿亚类S高Cu低，Pt+Pd较高;铁铜矿亚类S较低Cu高，Pt+Pd高，As较高。

铜矿山尾矿 含Cu高—较高。其中，铜铁矿亚类TFe较高，S低，Pt+Pd较高;铜钼矿亚类TFe低，S较低，Mo高，Se高;铜矿亚类TFe较低，S低，As较高。 钨铜钼矿山尾矿 含WO3高，TFe较低，S低。

图1 鄂东南金属矿山尾矿库分布图Fig.1 Distribution of tailings reservoir of metal mine in southeastern Hubei

金矿山尾矿及浸渣 主要为金铜矿亚类矿山尾矿，Au、As含量高，TFe、S、Cu、Ag、Se 较高。其中，个别矿山尾矿含Mo(如鸡笼山金矿)、Pt+Pd(如鸡冠咀金矿)较高。浸渣为金矿亚类矿山(微细粒金矿石)池浸浸渣，其Au、Zn 含量高，As特高。

铅锌矿山尾矿 Pb、Zn、Au、Ag、Cd含量均高，其中Pb、Zn含量大大高于矿产一般工业要求边界品位，而TFe高和S特高表明黄铁矿含量高。

2.2 尾矿矿物成分

经反射偏光显微镜、偏光显微镜、双目显微镜及部分X衍射鉴定，尾矿由金属矿物、非金属矿物和岩屑三部分组成。

2.2.1 金属矿物

经重砂淘洗，尾矿中的金属矿物已基本上富集于灰砂—淘精样品(砂光片)中，残留在轻砂中的不多。综合两者(以前者为主)中的金属矿物，尾矿中的金属矿物含量一般0.1% ～4%。个别铅锌矿山和以赤铁矿为主的铁矿山，尾矿中金属矿物含量可达8%和40%。

五类金属矿山尾矿中常见金属矿物分别是(均以出现频率和含量大致综合排序)：

(1)铁矿山尾矿 赤铁矿、黄铁矿、磁铁矿、菱铁矿、褐铁矿。其中铁铜矿山尾矿含微量黄铜矿和斑铜矿;

(2)铜矿山尾矿 黄铁矿、赤铁矿、黄铜矿、褐铁矿。其中铜铁矿山尾矿含较多赤铁矿，微量斑铜矿、辉铜矿和孔雀石;铜钼矿山尾矿见微量辉钼矿;

(3)钨铜钼矿山尾矿 黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿、白钨矿;

(4)金矿山尾矿 黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、黄铜矿，偶见自然金颗粒;

(5)铅锌矿山尾矿 黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、白铅矿、菱锌矿。

2.2.2 非金属矿物及岩屑

就单件样品看，尾矿中的非金属矿物有5～20种，一般十几种。以碳酸盐类和硅酸盐类矿物为主，部分矿山尾矿微量非金属矿物中见磷酸盐类(磷灰石)和硫酸盐类(硬石膏、石膏和重晶石)矿物，偶见卤化物类(萤石)矿物。其中硬石膏仅见于程潮铁矿尾矿库，样品轻砂中含量≤4%。

2.3 尾矿沉积物特征

(1)尾矿矿体呈水平层状—似层状产于尾矿库尾矿沉积物中，多见于其中的下部—底部。矿体为无形(隐形)矿体，须以样品分析结果圈定矿体。

(2)尾矿矿体的走向和倾向主要表现为尾矿碎屑粒度和有用组分品位的变化，以变化较小方向为走向。不论尾矿库的形状，一面筑坝的，平行堆积坝方向为矿体走向;依山三面筑坝的，以平行堆积坝或尾矿库长轴为矿体走向;滨湖三面筑坝的，以平行湖岸线或尾矿库长轴为矿体走向。

一是基础性实践，主要是帮助学生对旅游学原理及相关管理学景区规划基本概念、基础理论有能深刻的掌握理论知识，满足职场所必备的基本素质，如职业行为习惯、职场礼节、表达沟通能力等。这项实践内容通过组织学生参与社会公益、专业形势与政策学习、旅游认知实习、观赏植物学实习、林业资源保护实习、野生动物学实习等方式培养学生基础实践能力。

(3)尾矿矿体厚度变化较稳定—不稳定。矿体顶板大体处于同一水平。产于尾矿沉积物下部—底部的矿体，其底板随尾矿库底地形起伏。

(4)尾矿矿体有用组分品位变化较均匀。品位变化以垂向(时间或深度)变化较显著，其一般趋势是自上而下品位逐渐增高。

3 鄂东南尾矿综合利用现状

据检索到的近20年的有关期刊文献和个别矿山提供的内部资料，鄂东南金属矿山与有关矿冶研究院所合作，对鄂东南金属矿山尾矿库的尾矿做了尾矿有用组分再选试验的，仅有3座尾矿库：洪山溪尾矿库、铜绿山铜铁矿尾矿库和鸡笼山金矿老尾矿库。

为提高原矿选矿效果，或尽可能多的回收矿石中的共、伴生组分，有些矿山对“选矿厂尾矿”做了再选试验，如程潮铁矿针对尾矿铜硫分离工程做的选矿试验，还有大冶铁矿为降低尾矿铁品位—改造选铁工艺流程而进行的选矿试验，等等。其中，特别值得注意、可供尾矿库尾矿选矿直接借鉴的，当数龙角山铜矿。从1958年至1987年延续30年的与有关矿冶研究院所合作进行的铜矿尾矿回收白钨矿选矿试验。

在尾矿库尾矿有用组分再选试验的基础上，铜绿山铜铁矿和鸡笼山金矿分别于1995年和2001年建成了27万t/年的尾矿回收系统和30万t/年的华中联营选矿厂。前者投产后实际处理的是“选矿厂尾矿”。

此外，赤马山铜矿尾矿库2005年前后一度开采尾矿达110万m3。

表1 尾矿选矿工业试验指标Table 1 Test index of industrial beneficiation of tailingsof tailings

图2 尾矿综合利用工艺流程Fig.2 Process flow of comprehensive utilization for the tailings

严格说来，武汉钢铁集团大冶矿山、大冶有色金属公司等大型国有企业技术力量雄厚，具有尾矿综合利用生产线，在尾矿综合利用方面取得了较好的效果。

大冶有色金属公司开采的铜绿山铜铁矿尾矿库，选矿可回收组分为 Cu、TFe、Au、Ag。Se 和 Pt、Pd 可在冶炼中回收。选矿试验是广州有色金属研究院做的。1990年撰有《铜绿山强磁尾矿综合回收铜、金、银和铁试验报告》。试验规模从可选性试验—工业试验。据孔胜武(2002年)报道，广州有色金属研究院推荐的选矿工艺流程为：再磨—硫化浮选—磁选。其工业试验指标见表1。

1995年建成的27万t/年尾矿回收系统，其工艺流程见图2。

其工艺条件为(据张锦瑞等［5］)：磨矿细度为0.074 mm ＞60%;浮选药剂用量Na2S 200 g/t，丁基黄药 175 g/t，羟肟酸 36 g/t，2 号浮选油 20 g/t。

投产后几年尾矿选铜生产指标见表2(孔胜武)。

表2 投产后几年尾矿选铜生产指标Table 2 Production index of copper processing in tailings in some years after invest

从表2可见，1996—1999年尾矿选铜生产指标提高趋势明显。对于尾矿选铜生产指标低于工业试验指标，孔胜武认为可能是选矿工艺存在一定的问题。

利用该工艺平均每年可从尾矿中回收矿山铜200 t，铁精矿3万t，黄金10余千克，白银100余千克。最终尾矿经分级处理用于井下充填。

4 尾矿综合利用建议

(1)尽快出台地方性《尾矿资源有用组分综合利用法》［6］。建议由黄石市国土资源局和鄂州市国土资源局共同协商，起草文本，征求意见，再分别报两市人民代表大会审查后，上报湖北省人民代表大会批准发布实施。该法规在维护矿山企业及其主管公司(集团)对尾矿库所有权的前提下，提出以保障尾矿库物尽其用—综合利用为核心的有关条款。主要条款，如：尾矿开发单位资质、勘查—选矿试验资料或可行性研究报告、技术质量基本要求、环境保护措施，以及登记、报批程序和审批机构。

(2)编制《鄂东南金属矿山尾矿综合利用总体规划》。建议湖北省国土资源厅与武汉钢铁集团、大冶有色金属公司和中金黄金股份有限公司协商，组成有科研、选冶、地勘和企业管理人员参加的规划编制专业班子(含领导小组)，编制具有一定指导意义、可操作的专项规划。建立以武汉钢铁集团为核心的铁矿尾矿开发研究中心，以大冶有色金属公司为核心的有色矿山尾矿开发研究中心和以中金黄金股份有限公司为核心的贵金属矿山尾矿开发研究中心。

(3)运用全新的设计理念、先进的技术和设备，建设国内领先的现代化尾矿选(冶)矿厂，并实施科学管理。以未来可能建设的铜绿山铜矿尾矿浸取—萃取厂为例，该矿尾矿库堆积尾矿近千万立方米(约合1 500万 t)，以井下充填全尾矿用量46.2万 t/年计，宜建年处理50万t尾矿浸取—萃取厂1座(未考虑现有的尾矿回收系统)，其服务年限达30年。其技术、设备必须适当超前，实行科学化的管理，以尾矿库立体数字化模型为核心，将贯穿各个环节的技术质量监控中，其铜的回收率、产率以及生产成本的降低必将达到一个新的水平。

(4)以有用组分品位较高、已闭库(含接近闭库)的大中型尾矿库为主体和先导，采用先进的技术方法，循序渐进地实施尾矿勘查、选冶、综合治理，稳步推进尾矿有用组分综合利用及废弃物零排放。

(5)加大尾矿有用组分综合利用资金投入，为矿山尾矿选(冶)矿厂建设和生产提供资金支持和政策优惠。建议从中央财政和省级财政给予资源枯竭城市的财力性转移支付资金中拨出专款，补贴尾矿选(冶)矿厂建设，激励并引导新技术、新方法、新工艺的应用。对尾矿选(冶)矿厂在贷款、销售及税费等方面给予优惠。至于尾矿勘查，宜纳入公益性地勘项目列支。

(6)尾矿勘查和综合利用目前尚无规范和标准，建议在国家层面上进行立项研究，逐步建立尾矿勘查规范和尾矿综合利用技术标准体系。

［1］地质部地质辞典办公室.地质辞典(五)［M］.北京：地质出版社，1982.

［2］刘忠明，等.鄂东南金属矿山尾矿堆积现状及其基本特征［J］.矿冶，2009，18(1)：5 －9.

［3］刘忠明，等.鄂东南金属矿山尾矿物质成分初步研究［J］.矿冶，2010，19(1)：7 －12.

［4］孔胜武.综合利用铜绿山尾矿力争实现废料零排放［J］.矿冶，2002，11(增刊)：241 －243.

［5］张锦瑞，等.金属矿山尾矿综合利用与资源化［M］.北京：冶金工业出版社，2008.

［6］刘忠明，孔繁河，等.鄂东南金属矿山尾矿资源调查及保护、开发利用建议［J］.资源环境与工程，2009，23(4)：473 －476.

Preliminary Study on Comprehensive Utilization of Tailings in Metal Mines，Southeastern Hubei Province

LIU Zhongming，LIU Xiang，HAN Peiguang
(Hubei Institute of Geological Sciences，Wuhan，Hubei430034)

Southeastern Hubei tailings resources are widely distributed，more than 500 tailings with storage capacity above 100 million cubic meters，most of the tailings reservoir containing the useful components that can be used.For decades，the large state－owned mining enterprises established the beneficiation－metallurgy system of tailings，and achieved good economic and social benefits through comprehensive utilization of a trial on the tailings.From the technical，economic and environmental point of view，comprehensive utilization of tailings should establish a new system，progressively formulate exploration criterion and comprehensive utilization of technical indicators in order to achieve the purpose.

southeastern Hubei;tailings;comprehensive utilization

TD926.4

B

1671－1211(2012)02－0185－05

2011－12－31;改回日期：2012－01－16

刘忠明 (1964－)，男，教授级高级工程师，博士，构造地质学专业，从事尾矿综合利用和信息化等研究工作。E－mail：liu_zhongming1@yahoo.com.cn

致谢：衷心感谢武汉综合岩矿测试中心张达、毛立音高级工程师为本文作了砂光片及轻砂的鉴定。

张 烈)